第五章微生物药物产生菌的菌种选育.pptx

育种(strain improvement)是指为改善种质对原出发菌株(作物)进行的遗传操作。;基因突变是一切突变的内因。 任何代谢产物的生成均由遗传因素所决定，产生菌遗传物质的任何变化，都有可能改变其产物的产量和性质。 微生物的生理条件、培养条件、发酵条件等在育种发面也有着重要作用。;1945;微生物的潜力是无穷的。;我们今天所吃的大米，是人类长期以来用人工选择、杂交、辐射诱变、化学诱变等方法改变了水稻“原生态”后生产出来的，是“人定胜天”的结果。;自发突变(spontaneous mutation)：自然条件下, 菌株也会发生遗传或生理上的变化而造成产量的改变。突变有着正向和反向的差别。 在无性繁殖的细菌中,突变率是用每一个细胞世代中每个细菌发生突变的概率，即用一定数目的细菌在一次分裂过程中发生突变的次数表示, 约10-8。不同生物和同一生物个体的不同基因的自发突变率不同。;腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)的第六位可以氨基或亚氨基形式出现，而鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)的第六位可以酮式或烯醇式出现。平衡一般倾向与氨基和酮基配对，即DNA双链一般以AT ,GC为主。;如果A以亚氨基形式出现，在DNA合成到达这一位置的瞬间，通过DNA多聚酶的作用，新合成的DNA链上的相对位置就是C，而不是T 。 如T以稀有的烯醇式形式出现，则错配G，而不是A 。;诱变育种(induced mutation):利用物理或化学诱变剂(mutagen)处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后设法采用简便、快速、高效的筛选方法，从中挑选少数符合目的的突变株(mutant)，以供生产科研之用。 ; 出发菌株的选择：处理细胞一般为单孢子悬液; 1927年,美国遗传学家缪勒(H.J.Muller,1890—1967)首次发现用X射线照射果蝇精子后，果蝇后代发生突变的个体数大大增加。同年,又有科学家用X射线和g射线照射玉米和大麦的种子，也得到了类似的结果。 第二次世界大战期间，科学家发现了第一个化学诱变剂——芥子气，开辟了化学诱变的新途径。 　　从此，利用各种物理的和化学的手段进行人工诱变的工作在世界范围内广泛开展起来。 ; 高产突变株的筛选： 化合物抗菌活性的琼脂块法 形态突变株的筛选： 去除色素，孢子等 自身耐药突变株的筛选： 产量越高，对自身的抗性就越强 营养缺陷型突变株的筛选：去除反馈抑制 结构类似物或前体类似物的筛选：选择对其抗性水平高的变　　　　株，可解除反馈抑制而提高产量。;五、根据产物特点而设计实验;浅蓝菌素(cerulenin) 通过抑制聚酮体的前体 (也是脂肪酸前体)小分子酸类的合成而抑制聚酮体类抗生素的产生，因此筛选在适当浓度的浅蓝菌素琼脂平板上的生长菌落即可能获得高产菌株。 将道诺霉素产生菌在一定浓度的浅蓝菌素琼脂平板上生长后，长出的菌落大多数因抗生素的生物合成被抑制而表现为无色，呈现红色的即为产生抗生素的菌落，这样获得高产菌株的机率就得到提高。 ; 2004年1月13日，沃尔夫农业奖由中国的袁隆平与美国康奈尔大学的塔克斯莱(Steven Tanksley)分享，以表彰他们“对杂交水稻所做出的开创性研究和发现杂交优势的基因原理”。 　　袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无杂种优势的经典观念的束缚, 成为继陈省身(沃尔夫数学奖)及吴健雄(沃尔夫物理学奖) 之后第三个中国人。 　 丘成桐, 2010 沃尔夫数学奖;袁隆平屡获国际大奖在于水稻是一种极为重要的农作物，是由于其重大的经济价值，并不意味着中国在生物技术的开发和理论研究方面已走到了世界的前列。 恰恰相反，在这些方面我们还与发达国家存在相当大的差距。袁隆平因为发现水稻杂种有优势，进而培育、推广杂交水稻，但是杂交水稻为什么会有优势？水稻杂交优势的遗传基础是什么？ 这些更根本性的理论研究成果却是坦克斯利做出的。这种理论研究具有更为重大的学术价值，将会对未来的应用开发产生深远的影响。 ;菲律宾的国际水稻研究所已开发出的“金大米”，通过转基因技术让水稻制造β胡萝卜素(维生素A的前体), 有助于消灭在亚洲地区广泛存在的维生素A缺乏症。;2009年，中国颁发了具有自主知识产权的一个转植酸酶基因玉米品种，以及两个转抗虫基因水稻品种（世界上首次）的生产应用安全证书。 引发公众转基因食品安全性大争论。 中国工程院院士范云六：转植酸酶基因玉米可以提高饲料的利用效率，减少饲料中磷酸氢钙的添加量，降低饲养成本；减少动物粪、尿中植酸磷的排泄，减轻环境污染，有利于环境保护。此外，利用农业种植方式生产植酸酶，还具有节能、环保、低成本的优势。 中国工程院院士张启发：转抗虫基因水稻不仅能